閃爍式光源的光譜采集系統(tǒng)及光譜采集方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及光學(xué)檢測領(lǐng)域，具體涉及一種閃爍式光源的光譜采集系統(tǒng)及光譜采集方法。
【背景技術(shù)】
[0002]光是由光源發(fā)出的，目前主要采用光譜分析光源，光譜分析中最重要的元器件就是光譜儀和燈源。光譜儀是一種重要的光學(xué)測量儀器，通過對特征譜線的分析，對物質(zhì)的成分進(jìn)行定性和定量的分析。光譜分析的另外一個(gè)重要器件就是光源，光源性能穩(wěn)定是進(jìn)行光譜分析的基本要求。光譜的光源有很多種，氙燈、氘燈、汞燈等。因此光源可分為連續(xù)光源和閃爍式光源，連續(xù)光源(如氘燈光源)，由于光源的連續(xù)性，在任何時(shí)刻光譜儀都可以采集到光譜信息。但是對于閃爍式光源(如脈沖氙燈)，由于光源的間斷性，且點(diǎn)亮?xí)r間短，光源點(diǎn)亮的瞬間，光譜信息不容易捕捉，所以必須在光源點(diǎn)亮的瞬間采集光源的光譜信息，同時(shí)要確保采集到光源可用，及光源強(qiáng)度不可以太弱也不可以太強(qiáng)，光源太弱，系統(tǒng)噪聲增大，不能完全獲得光譜中攜帶的有用信息;光強(qiáng)太強(qiáng)有可能超過光譜儀的最大量程，影響測量精度和結(jié)果。目前不能實(shí)現(xiàn)閃爍式光源和與光譜儀協(xié)同工作，使得測量性能、數(shù)據(jù)可靠差。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的之一是為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種閃爍式光源的光譜采集系統(tǒng)，使閃爍式光源和光譜儀數(shù)據(jù)協(xié)同工作，從而使得到的光譜數(shù)據(jù)更加可靠有用。
[0004]本發(fā)明的目的之二是為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種閃爍式光源的光譜采集系統(tǒng)的采集方法，使該采集方法提高光譜數(shù)據(jù)精度。
[0005]本發(fā)明的目的之一可以采用以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn):
[0006]—種閃爍式光源的光譜采集系統(tǒng)，包括閃爍式光源、光譜儀，其特征在于:還包括控制器，所述控制器的輸出端與閃爍式光源輸入端電相連，所述控制器的輸入、輸出端與光譜儀的輸入、輸出端相連，所述控制器用于根據(jù)設(shè)置的輸入閃爍式光源的觸發(fā)次數(shù)、光譜儀積分時(shí)間及光譜的平均次數(shù)，控制閃爍式光源和光譜儀的同步，并實(shí)時(shí)有效的獲取光譜儀采集的光源光譜和暗光譜數(shù)據(jù)信息。
[0007]所述控制器包括PC機(jī)和硬件控制模塊，所述PC機(jī)的輸出端與硬件控制模塊的輸入端相連，硬件控制模塊上的光源觸發(fā)端口與閃爍式光源的觸發(fā)引腳電連接，硬件控制模塊上的光譜儀觸發(fā)端口與光譜儀的觸發(fā)引腳電連接，所述PC機(jī)用于設(shè)置輸入閃爍式光源的觸發(fā)次數(shù)、光譜儀積分時(shí)間及光譜的平均次數(shù)，并發(fā)送控制命令給硬件控制模塊，所述硬件控制模塊用于接收控制命令，并對接收的控制命令進(jìn)行解析，根據(jù)解析結(jié)果控制相應(yīng)的觸發(fā)端口進(jìn)行相應(yīng)的觸發(fā)操作。
[0008]所述硬件控制模塊包括電路板、單片機(jī)和串口，所述單片機(jī)和串口設(shè)置在電路板上。
[0009]所述閃爍式光源采用氙燈。
[0010]本發(fā)明的目的之二可以采用以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn):
[0011]—種閃爍式光源的光譜采集方法，其特征在于:包括權(quán)利要求1至4任一所述的閃爍式光源的光譜采集系統(tǒng)，采集方法如下:
[0012]在控制器中輸入閃爍式光源的脈沖觸發(fā)次數(shù)B、光譜儀積分時(shí)間及光譜的平均次數(shù)N，所述控制器對輸入的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行解析，判斷觸發(fā)閃爍式光源的脈沖次數(shù)；
[0013]如果閃爍式光源的脈沖觸發(fā)次數(shù)B2 1，則為采集閃爍式光源的光源光譜，所述控制器先根據(jù)命令觸發(fā)光譜儀，并開始統(tǒng)計(jì)光譜儀的積分時(shí)間，在延時(shí)I?10微秒后，控制器根據(jù)觸發(fā)次數(shù)觸發(fā)閃爍式光源，使閃爍式光源點(diǎn)亮，當(dāng)達(dá)到光譜儀的積分時(shí)間后光譜儀停止采集數(shù)據(jù)，控制器從光譜儀中讀取光源光譜數(shù)據(jù)，完成一個(gè)閃爍式光源的光源光譜采集周期，根據(jù)光譜的平均次數(shù)N，采集N個(gè)周期閃爍式光源的光源光譜數(shù)據(jù)，并將N個(gè)周期閃爍式光源的光源光譜數(shù)據(jù)除以N，獲得平均光源光譜數(shù)據(jù)；
[0014]如果閃爍式光源的脈沖觸發(fā)次數(shù)B= 0，則為采集光譜儀的暗光譜，所述控制器觸發(fā)光譜儀，開始統(tǒng)計(jì)光譜儀的積分時(shí)間，達(dá)到光譜儀的積分時(shí)間之后光譜儀停止采集數(shù)據(jù)，控制器從光譜儀中讀取暗光譜數(shù)據(jù)，完成一個(gè)光譜儀的暗光譜采集周期，根據(jù)光譜的平均次數(shù)N，采集N個(gè)周期暗光譜數(shù)據(jù)，并將N個(gè)周期的暗光譜數(shù)據(jù)除以N，獲得平均暗光譜數(shù)據(jù)；
[0015]通過采集的平均光源光譜數(shù)據(jù)減去平均暗光譜數(shù)據(jù)得到每次閃爍式光源的光譜數(shù)據(jù)。
[0016]采集一次閃爍式光源的平均光源光譜數(shù)據(jù)，然后采集一次光譜儀的平均暗光譜數(shù)據(jù)，所述閃爍式光源的平均光源光譜數(shù)據(jù)減去光譜儀的平均暗光譜數(shù)據(jù)得到該次閃爍式光源的光譜數(shù)據(jù)。
[0017]采集多次閃爍式光源的平均光源光譜數(shù)據(jù)后，采集一次光譜儀的平均暗光譜數(shù)據(jù)，多次閃爍式光源的平均光源光譜數(shù)據(jù)均減去該次光譜儀的平均暗光譜數(shù)據(jù)得到多次閃爍式光源的光譜數(shù)據(jù)。
[0018]所述一個(gè)閃爍式光源的光源光譜采集周期的閃爍式光源的觸發(fā)次數(shù)B< 10。
[0019]所述每個(gè)閃爍式光源的光源光譜采集周期為T，150ms <T< 250ms。
[0020]所述光譜的平均次數(shù)N 2 I，N< 50。
[0021]本發(fā)明的有益效果:本發(fā)明包括閃爍式光源、光譜儀、控制器，所述控制器的輸出端與閃爍式光源輸入端電相連，所述控制器的輸入、輸出端與光譜儀的輸入、輸出端相連，所述控制器用于根據(jù)設(shè)置的輸入閃爍式光源的觸發(fā)次數(shù)、光譜儀積分時(shí)間及光譜的平均次數(shù)，控制閃爍式光源和光譜儀的同步，并實(shí)時(shí)有效的獲取光譜儀采集的光源光譜和暗光譜數(shù)據(jù)信息。通過控制器控制光譜儀和閃爍式光源的同步，可以實(shí)時(shí)有效的獲取光譜信息，根據(jù)需要自行設(shè)置光譜的平均次數(shù)，通過軟件控制調(diào)節(jié)光譜的強(qiáng)度，可以動(dòng)態(tài)的采集暗光譜，提高光譜數(shù)據(jù)的測量精度。平均次數(shù)越多，光譜越穩(wěn)定。
[0022]PC機(jī)通過串口與硬件控制模塊連接，硬件控制模塊上的光源觸發(fā)端口通過電線與閃爍式光源的觸發(fā)引腳電連接，硬件控制模塊上的光譜儀觸發(fā)端口通過電線與光譜儀的觸發(fā)引腳電連接，PC機(jī)發(fā)送控制命令給硬件控制模塊，硬件控制模塊接收到命令后，對相應(yīng)的觸發(fā)端口進(jìn)行觸發(fā)光譜儀的端口，光譜儀先開始采集數(shù)據(jù)，幾個(gè)微秒后，觸發(fā)閃爍式光源的觸發(fā)引腳，點(diǎn)亮閃爍式光源。PC機(jī)讀取光譜儀數(shù)據(jù)。使用PC軟件和硬件電路共同控制光譜儀和閃爍式光源的同步。
[0023]—種閃爍式光源的光譜采集方法，包括權(quán)利要求1至4任一所述的閃爍式光源的光譜采集系統(tǒng)，采集方法如下:
[0024]在控制器中輸入閃爍式光源的脈沖觸發(fā)次數(shù)B、光譜儀積分時(shí)間及光譜的平均次數(shù)N。所述控制器對輸入的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行解析，判斷觸發(fā)閃爍式光源的脈沖次數(shù)；
[0025]如果閃爍式光源的脈沖觸發(fā)次數(shù)B2 1，則為采集閃爍式光源的光源光譜，根據(jù)光譜的平均次數(shù)N，采集N個(gè)周期閃爍式光源的光源光譜數(shù)據(jù)，并將N個(gè)周期閃爍式光源的光源光譜數(shù)據(jù)除以N，獲得平均光源光譜數(shù)據(jù)，該平均光源光譜數(shù)據(jù)使該次采集的光源光譜數(shù)據(jù)更準(zhǔn)確。
[0026]如果閃爍式光源的脈沖觸發(fā)次數(shù)B= 0，則為采集光譜儀的暗光譜，根據(jù)光譜的平均次數(shù)N，采集N個(gè)周期暗光譜數(shù)據(jù)，并將N個(gè)周期暗光譜數(shù)據(jù)除以N，獲得平均暗光譜數(shù)據(jù)，該平均暗光譜數(shù)使該次采集的暗光譜數(shù)據(jù)更準(zhǔn)確。
[0027]根據(jù)采集的平均光源光譜數(shù)據(jù)減去平均暗光譜數(shù)據(jù)得到每次閃爍式光源的光譜數(shù)據(jù)。在平均光源光譜數(shù)據(jù)中扣除平均暗光譜數(shù)據(jù)，可以實(shí)時(shí)有效的去除暗光譜(背景噪聲)，有利于對光譜數(shù)據(jù)的補(bǔ)償。提高光譜數(shù)據(jù)精度。